公路隧道施工渗水问题及防治思路构建

秦朗

摘要：随着铁路的建设规模不断扩大，铁路技术也在不断发展，而目前的隧道技术也已经成为一种较为成熟的技术手段，这对我国的铁路建设有很大的帮助，并且由于轨道交通与国家的经济和人民的日常活动息息相关，使得有关施工技术的质量尤为关键。文章针对隧道的渗水、漏水问题，从自然条件和施工技术角度分析了公路隧道渗漏的原因，提出了相应的防水防渗施工处理技术。

关键词：公路隧道；渗水问题；防治措施

中图分类号：TU761  文献标识码：A

引言

随着我国经济社会发展，我国的铁路建设取得了巨大的成就。根据交通运输部发布的数据显示，截至2020年年末，我国铁路营业里程已经达到14.6万km，高速铁路运营里程也达到了3.8万km。在铁路建设过程中，特别是在我国中西部地区，山地较多，经常会出现铁路隧道工程，这些铁路隧道施工现场的地质水文环境较为复杂，在施工中经常出现涌水的现象。

1 隧道施工渗水的原因

1.1 自然条件

当隧道防排水施工存在缺陷或衬砌结构存在裂缝，就会导致裂缝处出现渗水。根据水文地质学及水力学理论，临空面低水压区的形成极易对地下水流向及围岩力学性能产生影响，若围岩出现大量微小裂隙，也会引起隧道的渗漏问题。影响隧道开挖的因素较多，地下水的渗透层系数、水位，江河、水库、泉眼或大气降水等的变化，也会引起隧道周围地下水的变化，对隧道围岩产生重大影响。另外，隧道周边水位、溶洞、湖泊等，均是其重要的影响因素。

1.2 衬砌脱空

造成衬砌脱空的具体原因是：围岩和初始支护之间未实现精密接触，在初始支护完成后，造成围岩部分区域减少约束力甚至完全失去约束力。对围岩的约束力丧失后，在自由变形力的推动下，将导致松弛区和塑性区的无限制扩展。松弛区和塑性区的累积和扩展，将增加不连续接触边界及其范围的荷载。不连续接触边界荷载和其范围的持续增加，将导致失效概率的显著增加。衬砌脱空是指隧道衬砌与初始支护的接触不连续，造成衬砌与初始支护之间产生空洞，导致围岩、初始支护、隧道衬砌组成的整个系统的荷载不连续。

1.3 施工操作因素

①衬砌混凝土采用小模板拼接浇筑，未采用整体台车施工方案，小模板局部变形下沉或模板与混凝土附着不良，造成衬砌断面局部开裂；②混凝土强度未达到设计拆模强度时提前拆模，衬砌混凝土过早受力、开裂，拱顶和墙体形成弯拉裂缝、水平裂缝；③模板拆除时台车操作压力过大，造成混凝土局部开裂，由此形成环向或斜向裂缝；④防排水板搭接不密实、防水板被刺破、受力变形过大导致防排水系统位移、断裂；⑤初支与围岩结构中存在大量空隙，为汇水提供通道，并形成渗漏水通道、孔洞；⑥在初支严重变形部位二次衬砌紧跟施工，衬砌承受较大围岩压力，排水盲管受挤，排水压力大，进而导致衬砌侧向渗漏问题。

1.4 材料因素

混凝土加水搅拌后，水泥中碱性成分溶于水中，与活性骨料中活性氧化硅反应形成化学反应，并析出生成胶状物——碱-硅胶，混凝土凝结后，遇水膨胀，体积可膨胀至自身体积的3倍，导致混凝土胀裂。针对材料原因导致的二次衬砌渗漏问题，应加强衬砌材料质量控制，严格控制水泥、粗细骨料、掺合物、外加剂中碱性物质的含量，确保混凝土中总碱量≤3.0kg/m3。

2 公路隧道施工防渗漏有效措施

2.1 防水板施工技术

①在公路隧道土木工程防水板的焊接和拼装施工中，施工人员根据防水板铺设段环向长度或是每节防水板衬砌长度，在隧道外预加工防水板。施工人员在具体的施工中可依托热合焊接双焊缝无钉敷设技术，将防水板拼接成宽度为2.0m的防水板卷，以便为后续的拼装和焊接施工奠定良好基础。在处理防水板初期支护面时，施工人员需对喷射混凝土层进行检查，补喷找平凹凸不平或欠厚的混凝土，然后准备铺设防水层。②施工人员为防止防水板被凸起喷层挤破并利于滤水，保护防水板，并在混凝土和防水板土喷层之间设置3mm厚的土工布滤水层，以拱顶中心作为基本点，利用射钉枪由上到下对土工布及衬垫加以固定，固定部位为混凝土表面。为了保证固定的效果，其射钉间距就保持在1.0m左右，呈梅花形分布，与边缘间距应大于5cm。③施工人员在隧道喷射混凝土面上测画出防水板的搭接线和隧道中线，在铺设台架上铺设防水板，并根据隧道中线根据相关流程向两侧铺设防水板。另外，施工人员借助自动行手动热焊器将防水板熔焊在衬垫上，为了规避衔接处的渗透，还需将防水板焊成整体，紧贴初期支护，避免灌注混凝土时热胀挤裂拉坏防水板。防水板安装中应做好搭接，一般至少需要相互搭接15cm以上，按照边墙压拱部、下游压上游的根本原则，在二衬混凝土时，需要在边墙脚部位预留足够位置，以便防水板搭接。

2.2 衬砌脱空防治

施工单位在施工前期，大都注重追求工程进度，容易带来隧道成型质量较差、超挖现象严峻等问题。因此，需要采取以下措施：一是标出周边孔和槽孔位置，加强放样精度控制；二是根据实际地质条件，及时调整爆破参数；三是对超挖部位，通过网喷混凝土进行填充；四是对于欠挖部位，及时通过补炮来处置；五是认真按照分层操作步骤，施行从上到下喷注混凝土的施工工艺，并保持初始支撑表层的平滑度。悬挂防水板时，应根据设计和松弛度的相关要求，预留防水板的长度（防水板的长度应沿纵向预留）。一般情况下，初始支护的平整度是松弛度保留的主要依据。应防止将防水板本身的柔韧性作为其松弛标准。合理预留防水板，应保障基层表面与防水板满足紧密结合的需要。根据初始支护的相关条件，本项目决定纵向预留≥ 15cm，顺线路方≥ 60cm。

2.3 防渗漏材料选择

根据渗漏的严重和形成渗漏的成因，可以将灌浆方法分为两类：向衬砌内注浆以及向衬砌后的围岩或回填层注浆，对灌浆物料的需求即为可调凝固时间，可灌水，抗渗性好，价格便宜，黏结力强，固结体强度高，耐久性好，无毒无味。但现实中，建材根本无法达到以上的标准，所以必须要按照自己的需求来挑选。在灌浆后，一般使用双速和水工玻璃浆料进行灌浆。在衬砌内注浆则采取以聚氨酯为代表的各种化学浆液和超细水泥浆液。

2.4 注浆堵漏

壁后注浆能够在迎水面形成有效隔水层，阻断或大幅增加渗漏水路径，阻止外部水源通过张开的接缝侵入管片内部，进而从根本上消除或减轻渗漏水。壁后注浆也可对隧道沉降做有效治理。注浆前应先确定堵漏范围，宜在渗漏部位外扩2~3环，以确保注浆效果。由于与迎水面直接接触，需考虑注浆材料耐久性的问题。常用的壁后注浆材料有水泥水玻璃双液浆、聚氨酯液浆、丙烯酸盐溶液。

3 结束语

自然条件苛刻和施工技术缺陷性是发生渗漏事故的主要原因，施工人员要重点关注施工过程中容易出现问题的薄弱部位，防排水施工、防水板施工、止水带及止水条施工是重点优化部位；还需根据实际工程合理选择排水管埋设深度、搭接顺序、型号；严格把控防水板施工焊接工艺过程；细致检查施工缝和变形缝处的质量问题。

参考文献：

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